1.2 德國
目前,德國的風(fēng)電裝機(jī)容量居世界第三,其 2009 年最新修訂的《可再生能源法》規(guī)定:包括風(fēng)電在內(nèi)的
可再生能源可以無條件就近上網(wǎng),電網(wǎng)運(yùn)行商有義務(wù)提供技術(shù)上的保證。因此,輸電網(wǎng)運(yùn)營商和配電網(wǎng)運(yùn)營商
負(fù)責(zé)其各自系統(tǒng)的平衡,并且有義務(wù)接納任何風(fēng)電場的上網(wǎng)電力,購買所有的風(fēng)電上網(wǎng)電量。德國電網(wǎng)分為四個(gè)控制區(qū),分別由四個(gè)輸電系統(tǒng)運(yùn)行商負(fù)責(zé)風(fēng)電功率的平衡。為了使平衡風(fēng)電的成本最小,同時(shí)保證四個(gè)輸電系統(tǒng)運(yùn)營商之間責(zé)任平等,德國法律要求風(fēng)電在不同區(qū)域之間實(shí)時(shí)交換。為了確保風(fēng)電上網(wǎng),日前和超短期風(fēng)
電功率預(yù)測成為了電網(wǎng)調(diào)度部門必不可少的支持系統(tǒng)。德國四個(gè)輸電系統(tǒng)運(yùn)營商與德國太陽能研究所(ISET)聯(lián)合開發(fā)了一套風(fēng)電管理系統(tǒng) WPMS。該系統(tǒng)包括在線監(jiān)測、日前風(fēng)電功率預(yù)測和超短期預(yù)測(15 分鐘~ 8 小時(shí))三部分,系統(tǒng)使用德國氣象服務(wù)機(jī)構(gòu)(DWD)的Lokalmodell 模式作為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)源,采用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)計(jì)算典型風(fēng)電場的功率輸出,然后利用在線外推模型計(jì)算某區(qū)域注入到電網(wǎng)的總風(fēng)電功率。其中,日前預(yù)測的時(shí)間分辨率為 15 分鐘或 1 小時(shí),預(yù)測未來0 ~ 48 小時(shí)的輸出功率,每天更新 2 次。超短期預(yù)測的時(shí)間分辨率為 15分鐘,預(yù)測未來 0 ~ 8 小時(shí)的輸出功率,每小時(shí)更新 1 次。德國的四個(gè)輸電系統(tǒng)運(yùn)營商以及澳大利亞和意大利的系統(tǒng)運(yùn)營商都在使用該系統(tǒng)。Previento 是 德 國 OldenBurg 大學(xué)開發(fā)的一個(gè)預(yù)測系統(tǒng),目前由能源和氣象系統(tǒng)公司(EMSYS)負(fù)責(zé)營銷。預(yù)測方法與 Risø 實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的Prediktor 系統(tǒng)類似,但它主要對一個(gè)較大的區(qū)域的風(fēng)電輸出功率進(jìn)行預(yù)測,并估計(jì)預(yù)測的不確定性。系統(tǒng)同樣使用德國氣象服務(wù)機(jī)構(gòu)(DWD)的 Lokalmodell 作為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)源,預(yù)測的時(shí)間尺度為 48 小時(shí)。
1.3 西班牙
西班牙風(fēng)電的發(fā)展得益于《電力法》和《皇家法案》。西班牙擁有一個(gè)成熟穩(wěn)定的電力市場,鼓勵(lì)風(fēng)電積極參與市場競爭,并為風(fēng)電提供政府補(bǔ)貼。LocalPred-RegioPred 是西班牙可再生能源中心(CENER)與西班牙能源、環(huán)境和技術(shù)研究中心(CIEMAT)聯(lián)合開發(fā)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng),該系統(tǒng)將高分辨率的中尺度氣象模式與統(tǒng)計(jì)學(xué)模型相結(jié)合,預(yù)測未來 0-48 小時(shí)的功率輸出。LocalPred 模型主要用于復(fù)雜地形風(fēng)電場的預(yù)測,采用 CFD 算法,使用 MM5 中尺度氣象模式作為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)生產(chǎn)模式。MM5 可以預(yù)測未來 72 小時(shí)所有相關(guān)氣象要素,空間分辨率為 1km2。RegioPred 在LocalPred 模型單個(gè)風(fēng)電場預(yù)測的基礎(chǔ)上,預(yù)測區(qū)域的功率輸出。系統(tǒng)還包含超短期預(yù)測,通過線形 ARMA模型實(shí)現(xiàn)。
西 班 牙 Casandra 系 統(tǒng) 是 通 過CASNDRA 項(xiàng)目資助開發(fā)的風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng),該項(xiàng)目由 Castilla-La大學(xué)的 MOMAC 項(xiàng)目組與 Gamesa公司聯(lián)合承擔(dān)。MOMAC 成員開發(fā)了一個(gè)中尺度氣象模型,然后利用基于模式輸出統(tǒng)計(jì)技術(shù)的統(tǒng)計(jì)降尺度方法(SDM)對中尺度模型預(yù)測結(jié)果的系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正。2002 年 9 月至 2003 年 3 月,Casandra 風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)在西班牙的 2 個(gè)風(fēng)電場進(jìn)行了測試,預(yù)測的均方根誤差均小于10%。
西班牙電力公司(REE)為應(yīng)對風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展,委托馬德里卡洛斯三世大學(xué)開發(fā)了 Sipreόlico 系統(tǒng)。
該系統(tǒng)使用西班牙 HIRLAM 的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù),以及西班牙全國 80%風(fēng)電機(jī)組的 SCADA 系統(tǒng)數(shù)據(jù),采用統(tǒng)計(jì)模型對風(fēng)電輸出功率進(jìn)行預(yù)測。預(yù)測的時(shí)間尺度是 48 小時(shí),時(shí)間分辨率是 1 小時(shí)。該系統(tǒng)目前在西班牙電力公司控制中心運(yùn)行。
1.4 美國
美國風(fēng)電總裝機(jī)容量位居世界第二,某些風(fēng)能資源比較豐富的州對風(fēng)電采取相對完全的電力市場上網(wǎng)定價(jià)機(jī)制,要求風(fēng)電場自己進(jìn)行風(fēng)能預(yù)測以參加日前和小時(shí)前市場,或由系統(tǒng)運(yùn)營商負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)電預(yù)測,風(fēng)電場向他支付預(yù)測費(fèi)用。在這一政策驅(qū)動(dòng)下,美國的風(fēng)電開發(fā)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)紛紛開展風(fēng)電功率預(yù)測研究。